HU208342B - Process and equipment for reheating of reaction gases arising in liquid metal bath - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés folyékony fémfürdőben keletkező gázok utánégetésére a fémfürdő fölött, legalább egy oxidáló fuvóka segítségével, amikoris az utánégetés során nyert energiát a fürdőbe visszavezetjük.

A fémfürdőbe bevezetett reagensek széntartalmú anyagok, elsősorban szén és oxidáló gázok, elsősorban levegő és oxigén. A reagenseket bevezethetjük a fémfürdőbe alulról, fenékfúvókák segítségével, vagy fölülről, felső fuvókákon át, illetve a két módszer kombinációjával. A keletkezett reakciógázok általában szénmonoxid és hidrogén. Ezeket a reakciógázokat égetjük el az oxidáló gázok segítségével a fémolvadék fölött. Az így nyert energiát tápláljuk vissza a fémolvadékba.

Ismert olyan eljárás, amelynek során vasat nyerünk vasoxidok redukciójával oly módon, hogy a fémolvadékban keletkező reakciógázok oxidálásából származó energiát használják a fémolvadékban lévő vasoxidok redukálására. A reakciógázok ilyenkor szénmonoxid és hidrogén. Szén esetében a kötési energiának csupán 15%-a szabadul fel a szénmonoxid keletkezésekor, a maradék energia akkor nyerhető ki, amikor a szénmonoxidot széndioxiddá oxidáljuk. Nyilvánvaló tehát, hogy a szénmonoxidnak széndioxiddá történő utóégetése jelentős energiát biztosít a vasoxidoknak vassá történő redukálásához. Mindazonáltal az az energia, amit az utóégetés során megbízhatóan és reprodukálhatóan vissza lehet nyerni az acélgyártás számára és betáplálható a fémolvadékba, valamint az ezzel nyerhető hőmennyiség viszonylag csekély.

A jelen találmánnyal ezért egy olyan eljárás és berendezés kialakítása a célunk reakciógázok utánégetésére, amelynek segítségével megbízhatóan és reprodukálhatóan előre meghatározott mennyiségű energia nyerhető vissza oly módon, hogy közben fenntartható a megbízható működés (még jelentős mennyiségű utánégetés esetén is) és gazdaságosan hasznosítható az energia az acélgyártás során, vasércek vagy előredukált vasércek feldolgozásakor, szén gázosítása során vagy valamilyen kombinált eljárás alkalmazásakor.

A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy amikor a reaktoredényben lévő fémfürdő fölött lévő térbe legalább egy oxidáló gázsugarat vezetünk, az oxidáló gázsugarat vagy gázsugarakat szabályozott perdülettel és/vagy üreges gázsugár formájában vezetjük a fémfürdő felületére.

Találmányunk alapját az a felismerés képezi, hogy ha a gázt perdülettel - azaz a folyadékok mechanikájában alkalmazott meghatározással szögnyomatékkal vezetjük a fémolvadék felületére, jelentős mértékben növekszik a fürdőben keletkező reakciógázok utánégetésének hatékonysága és jelentősen megnő az utánégetés megbízható reprodukálásának lehetősége. Ily módon kibővül a reakciógázok utánégetésének előnyös alkalmazási területe is.

A találmány alapját képező másik felismerés, hogy az üreges gázsugár alkalmazása igen jelentős faktor az utánégetés hatékonyságában, valamint az így nyert energiának a fémolvadékba történő visszavezetése során. Vizsgálataink azt mutatták, hogy meghatározott betáplálási sebesség esetén és olyan fúvókák alkalmazásakor, amelynek kivezető nyílása gyűrű alakú, váratlanul és nagymértékben megnövekszik az utánégetés foka, továbbá javul az energiaátadás a fémfürdő irányában, a hagyományos oxidáló gázsugarakhoz képest.

A szögnyomatékot a jelen leírás keretein belül olyan értelemben használjuk, ami az oxidáló gázsugár tangenciális komponenseire vonatkozik. A perdületszámot úgy értelmezzük, hogy az a tangenciális és axiális nyomatékok aránya a gázsugárban.

A találmány szerinti eljárás megvalósításához alkalmazott fúvókák általában a szokásos kialakításúak, például kör keresztmetszetűek. Mindazonáltal lehetséges bármilyen egyéb keresztmetszet alkalmazása, sőt használható olyan fúvóka is, amelynek több gázkivezető nyílása is van.

A perdület létrehozható bármilyen módon vagy eszközökkel. Lehetséges például terelőlapok vagy vezetőpályák alkalmazása a fúvókanyílások közelében. Ugyancsak lehetséges megoldás az is, hogy a kiáramlás irányával szöget bezáróan több fúvókát rendezünk el, ami szintén perdületet hoz létre a gázsugárban. Ismét egy másik megoldás szerint a fúvókák olyan kamrával vannak ellátva, amelyekbe kiáramlás előtt tangenciálisan vezetjük be a gázt, amely azután a fúvóka kiömlőnyílásán perdülettel lép ki.

A találmány szerinti perdülettel vezetett gázsugár segítségével az utánégetés hatásfoka mintegy 10%-kal növelhető a hagyományos, perdületmentes gázsugarakkal végzett utánégetéshez képest, ha egyébként a feltételek azonosak. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy ha 1200 °C hőmérsékletű oxidálógázt vezetünk az olvadék fölötti térbe olyan fuvókán át, amelynek kivezetőnyílása 150 mm átmérőjű és a bevezetett mennyiség 130 Nm³/perc volt, az eredmény perdület nélkül 30%-os utánégetés volt. Ugyanakkor ha az oxidálógázt enyhe (például 0,2 értékű) perdülettel vezettük be, az utánégetés hatásfoka 45%-ra növekedett.

A fúvókán, illetve fúvókákon bevezetett oxidálógázok perdülete tetszőleges lehet. Célszerű azonban 0,1 és 5 közötti perdületszámokat, előnyösen 0,1 és 0,2 közötti értékeket alkalmazni, mert tapasztalatunk szerint ez biztosítja a legkedvezőbb feltételeket.

A találmány szerinti megoldás további előnye, hogy az utánégetés fokát a reaktorban lejátszódó folyamattól függően lehet változtatni és ezen túlmenően lehetséges az egész folyamat vezérlése, különösen az energiabevitel mértéke a fürdőbe. Ennek megfelelően, például ha egyetlen fúvókát alkalmazunk, az utánégetés fokát megbízhatóan lehet beállítani 35% és 80% között, csupán azzal, hogy a perdületszámot változtatjuk. A változtatás során nem romlik a fémolvadékba történő hőbevitel hatásfoka.

A fúvóka vagy fúvókák elhelyezési szöge és magassága ugyancsak széles tartományban változtatható. A fúvókák elhelyezési szöge 10° és 90° között lehet, a nyugalmi olvadékfürdő szintjéhez viszonyítva. Célszerű azonban a fúvókákat 30° és 90° közötti szögben elhelyezni.

Ugyanígy a fúvókákból kiáramló oxidáló gázsugár

HU 208 342 Β pályája a gáztérben, illetve a reaktoredényben tetszőlegesen változtatható. Nyilvánvaló, hogy a pálya hossza befolyásolja az oxidáló gázsugárnak az olvadékfürdő felületére történő becsapódási tartományát. A fúvókák magasságának meghatározása során mind a reaktoredény geometriáját, mind magát az eljárást figyelembe kell venni. Példának okáért fenékbefuvatásos acélgyártási eljárás során valamivel magasabb beállítási magasság szükséges, mint egyéb eljárásoknál, elsősorban a jelentős forrási és keveredési zónák miatt, amelyek az ilyen fenékbefuvatásos acélgyártási eljárásokat jellemzik.

A találmány szerinti megoldásnál a fúvókák elhelyezése nem korlátozódik legalább 2 m távolságra az olvadékszinthez viszonyítva, mint az általában a perdületmentes fúvókák esetében szokásos. Vasolvadékok redukálása során például a dob alakú reaktor edényekben (ahol csak ércet és éghető anyagokat fuvatnak az olvadék szintje alá) az oxidáló gázokat pedig fölülről vezetik be, ennél kisebb is elegendő a perdülettel rendelkező gázsugár számára. Általában a nyugalmi olvadékszint és a fúvóka kilépő nyílása között 0,5-10 m távolság kell legyen a találmány szerinti megoldásnál.

A találmány szerint az alkalmazandó oxidáló gázok megválasztását sem korlátozzák szabályok. Az oxidáló gáz lehet oxigén és/vagy levegő, CO₂ és/vagy H₂O vagy az említett gázok bármilyen keveréke.

Általában célszerű az oxidáló gázok előhevítése annak érdekében, hogy javítsuk a folyamat hőmérlegét. Alkalmazhatók például forró kohógázok az oxidáló gázoknak hőkezelőkben történő előmelegítésére. Az előhevítést általában 1000-1600 °C hőmérsékleten célszerű végezni a találmány szerinti eljárás során.

Üreges gázsugár alkalmazásakor a legegyszerűbb üreges gázsugár kialakítás, amikor egy magrésszel ellátott fúvókán vezetünk át gázsugarat, de kialakítható bármilyen egyéb forma is. Lehetnek a fúvókák gyűrű alakú résfúvókák, körgyűrű vagy elliptikus gyűrű, illetve egyéb ívelt gyűrű alakúak, továbbá sokszögűek, háromszögűek, négyszögűek, paralelogramma alakúak vagy egyéb sokszögek is. Mindezek az alakzatok általában rendelkeznek egy fix vagy mozgatható magrésszel. A sokszögű résfúvókákat adott esetben fel lehet osztani szegmensekre is. Készíthetők külön fúvókák (amelyek sorban egymás mellett vannak elrendezve, illetve megfelelő osztással helyezkednek el egymás mellett) vagy résfúvókák osztással helyezkednek el egymás mellett) vagy résfúvókák a kiáramló nyíláson elhelyezett válaszfalakkal, vagy akár megfelelő terelő és vezető elemekkel, amelyek a gázsugarak bontását biztosítják.

A találmány szerint alkalmazhatunk kettős vagy többszörös fúvókákat is az üreges gázsugarak előállítására. Többszörös fúvókát lehet használni például, ha különböző gázokat egymástól elválasztva vezetünk a fúvókába oly módon, hogy a gázok keveredése csak a fúvóka elhagyása után jön létre.

Természetesen az oxidáló gázsugarat perdülettel láthatjuk el, akkor is, ha üreges. Ily módon kombinálható a találmány szerinti megoldás két változata. Az üreges gázsugarak esetében a célszerű perdületszám 0,1 és 5 között van.

Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a találmány szerint az utánégetési fok 30 és 80% között változtatható a perdületszámnak 0 és 2 között történő változtatásával, üreges, 1200 °C-ra előhevített gázsugár alkalmazása esetén, dob alakú reaktor edényben, amelyet redukciós vasgyártás során alkalmaznak. Az utánégetésből származó energia visszavezetésének hatásfoka ebben az esetben 80-90% volt.

A perdülettel ellátott üreges gázsugár alkalmazásának különleges előnyei elméletileg is magyarázhatók. Feltételezésünk szerint a szenet tartalmazó éghető gázoknak a fémolvadék felületére történő bevezetése okozza a fémolvadék turbulenciáját és keveredési, illetve erupciós zónák jönnek létre. Ezeket a továbbiakban átmeneti zónáknak fogjuk nevezni. Ezek a zónák közvetlenül a fémfürdő felülete fölött jelentkeznek és a reakciógázokon, nevezetesen a szénmonoxidon és a hidrogénen kívül szemcsék formájában fémolvadék is jelen van. Ez a fémolvadék nem marad az átmeneti zónában, hanem viszonylag gyorsan visszatér a fémfürdőbe. Ennek következtében az átmeneti zónában lévő energia közvetlenül a fémfürdőbe jut. Ilyen körülmények között nem csupán a fémolvadék szippant be reakciógázokat a környezetéből, hanem ugyanígy működik az üreges gázsugár középső része is. A reakciógázok ily módon rendkívül gyorsan elégnek az oxidáló gázsugárral körülvett üregben és amikor a gázsugár az átmeneti zónába ütközik, az így létrehozott energia az átmeneti zónában lévő olvadék cseppek révén igen jó hatásfokkal kerül vissza a fémfürdőbe. A hagyományos megoldáshoz képest tehát, amikoris a gázsugár a reakciógázokat csak a környezetéből szívja be, az üreges gázsugár alkalmazása mintegy második égési zónát alakít ki az üreges gázsugár belsejében. Úgy gondoljuk, ez a hatás eredményezi a hatásfok rendkívüli megnövekedését, kiegészítve a gázsugár perdületének ugyancsak kedvező hatásával. A gázsugár közepének nyomása ugyanis a perdület növelésével arányosan csökken.

A találmány egy célszerű kiviteli alakjánál por alakú szilárd reagenseket is behívatunk az üreges gázsugarakban. Ezért célszerűen a fúvókák központos magrészén erre a célra szolgáló vezeték lehet kialakítva. A vezeték belsejét célszerű kopásálló anyaggal porítani. Ily módon a reagenseket ezen a vezetéken át, a gázsugár üregében vezetjük a fémfürdőbe, hordozó gáz segítségével. Ez lehetővé teszi többek között, hogy vasolvasztáskor vasércet, előredukált vasércet, vagy előredukált és előhevített vasércet juttassunk por alakban a reakciótérbe.

Elhelyezhető a reaktortérbe két vagy több fúvóka is, annak érdekében, hogy szabályozható és reprodukálható utóégést lehessen biztosítani a fémolvadékban keletkező reakciógázok számára. Alkalmazhatók azonos konstrukciójú fúvókák, de elhelyezhetők ugyanabban az edényben különböző típusú, perdületkeltő fúvókák is. Az egy térben elhelyezhető fúvókák számát különböző faktorok határozzák meg. Ilyenek például

HU 208 342 B az edény mérete, vagy az egyes konstrukciók által lehetségessé tett gázbevezetési sebesség nagysága. Lehetséges például egyetlen fúvóka alkalmazása olyan dob alakú edényben, amely 15 t kapacitású, míg egy acélgyártó konverter 100 t kapacitás mellett két fúvókával is üzemeltethető.

Általában célszerű az utóégetés mértékét 38 és 68% között tartani a perdületszám változtatásával, ha dob alakú edényben végzünk vasgyártást, amelynek során körülbelül 30 kg/perc szenet és körülbelül 30-60 kg/perc vasércet juttatunk be a vasolvadékba, amelynek mennyisége 10 t, hőmérséklete 1200 °C és 8000 Nm³/h meleglevegő befúvatása történik fúvókákon át a vasolvadék felületére. Ilyen körülmények között, és 0 értékű perdületszámot alkalmazva 38%-os utóégetést lehetett elérni. Az utóégetés mértékének fokozását lehetett elérni a perdületszám növelésével. Ebben a vonatkozásban 0,3 értékű perdületszám esetén 48%-ra növekedett az utóégetés mértéke. Ha a perdületszámot tovább növeltük 0,6-re, az utóégetés 58%-ra emelkedett és ha a perdületszám 0,9 volt, az utóégetés értéke 68%-os lett. A fúvókán gyűrű alakú nyílást használtunk, amelynek szélessége 35 mm volt, a fúvóka átmérője 300 mm volt. A perdületszámot mechanikusan változtattuk a gázsugámak a fúvókéban történő terelésével.

A fentiek szerint tehát lépésenként érhető el az utóégetés mértékének változása, a fúvóka geometriájának változtatásával, míg az utóégetés pontos beállítása és szabályozása az egyes lépések között a perdületszám változtatásával érhető el. Ennek megfelelően, ha hagyományos körkörös fúvókát alkalmazunk, mintegy 30%-os utóégetés biztosítható 0,1 értékű perdülettel. Ha a perdületszámot növeljük 1 értékig, az utóégetés mértéke 55%-ra növelhető.

Ha üreges gyűrű alakú fúvókát alkalmazunk perdület nélkül (azaz 0 perdületszámmal), az utóégetés mértéke legalább 40% és ez még tovább növelhető a perdületszám (1 értékig történő) növelésével, mintegy 75%-ig. Ha megfelelő konstrukciót akalmazunk, például csökkentjük a rés szélességet, elérhető az utóégetés 30 és 100% közötti szabályzása is.

Amikor a találmány szerinti megoldás foganatosítása során mind perdülettel ellátott, mind pedig üreges gázsugarak előállítására alkalmas fúvókákat alkalmazunk, a reagenseket bevezethetjük mind a fémolvadék felületére, mind pedig a fémolvadék szintje alatt. Az ily módon bevitt alapérccel igen jó eredményeket lehetett elérni. Ha az olvadékszint alatti fúvókákat alkalmazunk, lehetséges például ún. 0MB fúvókák alkalmazása is, amelyek két koncentrikus csőből vannak kialakítva. Az ilyen fúvókák segítségével finomszemcsés érc vihető be hordozó gázzal együtt a központi járaton, míg a gyűrű alakú járatban gáz alakú és/vagy folyékony szénhidrogéneket fúvatunk be, a fúvóka védelmére. Hasonlóképpen érc helyett szenet tartalmazó éghető anyag, például szén vagy koksz vihető be a fürdőbe. Az is lehetséges adott esetben, hogy az oxidáló gázt például oxigént, levegőt vagy semleges gáz és oxigén keveréket is az olvadék szint alatt elhelyezett fúvókán át juttatunk a fémolvadékba.

A reagenseket részben vagy egészében lehet fúvókákon vagy lándzsákon a fürdő felületére is juttatni. Ebben az esetben a hordozógáz és a benne lévő szilárd anyag a fémolvadék felszínének ütközik és az ütközés általában elegendően erős ahhoz, hogy a szemcsék behatoljanak a fémolvadék felszíne alá.

Adott esetben a találmány szerinti eljárás során darabos érc bevitele is lehetséges a fémolvadék felszíne fölött.

Mint már mondottuk, valamennyi gáz alakú, folyékony vagy szilárd anyagot, amelyet a reakciótérbe, illetve a fémolvadékba bevezetünk, célszerű előmelegíteni, annak érdekében, hogy a folyamat hőegyensúlyát biztosítsuk. Az előmelegítési hőmérsékletet mindig az adott viszonyok ismeretében kell meghatározni és a legtöbb esetben értékét a bevezető rendszer korlátozza.

A fúvókák adott esetben úgy lehetnek kialakítva, hogy külső köpenyrészük és belső magrészük van, ahol a magrész átmérője legalább kétszerese, de célszerűen ötszöröse a rés szélességének. A magrész lehet dugattyúszerűen, tengelyirányban mozgathatóan elrendezve.

Ha a belső magrész dugattyúszerűen van kialakítva, célszerűen egy mozgatórúddal van összeépítve. Más esetben a magrész a fúvókában rögzíthetően van kialakítva.

A találmány szerinti eljárás és berendezés igen jól alkalmazható az acélgyártás során. Az acélgyártásnál ugyanis a szén és adott esetben egyéb széntartalmú anyagok, amelyek a vasban találhatók, az oxigénnel reagálnak. A reakciógázok főként szénmonoxidból és hidrogénből állnak. Ezek a reakciógázok elégethetők a fémolvadék felülete fölött az említett oxidálógázokkal. Az utóégetés során nyert energiát vissza lehet vezetni a fémfürdőbe.

Ilyen eljárásokat már ismertettek korábban is, például a DE 27 56 165 vagy a DE 28 38 983 számú szabadalmi leírások, továbbá az AU 530 510 számú szabadalom.

A találmány szerinti megoldás jól alkalmazható szén gázosítására is, folyékony vasfürdő alkalmazásával. Ilyen esetekben a szén tartalmú anyagok, elsősorban a szén és az oxidálógázok reagálnak a vasolvadékban és hozzák létre a reakciógázokat, amelyek ez esetben is elsősorban hidrogént és szénmonoxidot tartalmaznak. A reakciógázokat ezután részlegesen utóégetik oxidálógázokkal a vasolvadék fölötti térben. Az így nyert energiát ugyancsak vissza lehet vezetni a fémolvadékba. Ilyen technológiákat ismertet többek között a De 25 20 883 és a De 30 31 680 számú szabadalmi leírás, valamint az AU 539 665 számú szabadalom.

Jól használható a találmány abban az esetben is, amikor vasércből redukcióval állítunk elő fémolvadékot szenet tartalmazó anyaggal, elsősorban szénnel. Az itt keletkezett reakciógázok, azaz a szénmonoxid és a hidrogén utánégethető az olvadék fölött oxidálógázok segítségével, oly módon, hogy a keletkező energia visszavezethető a fémolvadékba. Ilyen eljárások ismertetése található a DE 33 18 005 és DE 36 07 775 számú

HU 208 342 Β szabadalmi leírásokban, valamint az AU 563 051 számú szabadalomban.

Természetesen perdülettel vezetett gázsugarakat a technika számos területén alkalmaznak. Különösen elterjedt kemencék égőfejénél a levegő vagy oxigén perdülelettel történő bevezetése, az üzemanyag és az égést segítő levegő, illetve oxigén megfelelő keveredésének biztosítására (US-PS 4 155 701), illetve a nitrogéndioxid keletkezésének csökkentésére (US-PS 4 130 389). Egyáltalán nem volt ismert azonban az oxidálógáz perdülettel történő bevezetésének alkalmazása a reaktoredényekben lévő fémfürdőben keletkező reakciógázok utánégetésénél, illetve az utánégetés során keletkező energiának a fémfürdőbe történő visszavezetésénél, ahol ez a fentiekben ismertetett váratlan hatással jár.

A jelen találmány további részleteit rajz segítségével, kiviteli példákkal ismertetjük. A rajzon az

1. ábra egy dob alakú reaktoredény hosszmetszete,

2. ábra az 1. ábrán bemutatott reaktor felső részén elhelyezett fúvóka metszete, a

3. ábra az 1. és 2. ábrán látható fúvóka kilépőnyílásának keresztmetszete, a

4. ábra egy további fúvóka kilépőnyílásának keresztmetszete, és az

5. ábra még egy további fúvóka kilépőnyílásainak keresztmetszete.

Az 1. ábrán látható berendezés dob alakú edény, amely 1 acélköpennyel van ellátva és ezen belül 2 hőálló bélése van. Az edényben vasból és vasoxidokból álló 4 fémolvadék van.

A berendezés alsó részén helyezkednek el az 5 fenékfúvókák, amelyek az edény falán át nyúlnak be a 4 olvadék 3 felszíne alá. Az 5 fenékfúvókák koncentrikus csövekből vannak kialakítva: 6 belső csőből és 7 külső csőből állnak. A 6 külső cső és a 7 külső cső közötti gyűrű alakú térben földgázt vezetnek védőközegként. A 6 belső csőben érc és hordozógáz áramlik a 4 olvadékba az egyik 5 fenékfúvókánál, szilárd tüzelőanyag, elsősorban szén és hordozógáz pedig a másik 5 fenékfúvókánál.

A berendezés felső részében 8 felső fúvóka van elrendezve, amelyen át oxidálógázokat perdülettel vezetünk be az olvadék 3 felületére. A nagymértékben utánégetett, elhasznált gázok az edényből a 9 gázelvezetőcsonkon át távoznak. A 2. ábrán jól látható a 8 felső fúvóka konstrukciója. A 11 vízhűtéses köpeny felső részénél 12 gázbevezetés, alsó részénél pedig 13 kilépőnyílás van kialakítva. A12 gázbevezetés a hívóka tengelyéhez képest tangenciálisan van elrendezve, míg a 13 kilépőnyílás központos és kör alakú. A 11 vízhűtéses köpenyen belül 14 szabályzó elem van kialakítva. Ez dugattyúszerű felépítésű, alsó része alkotja a 15 magrészt, felső része pedig 16 szárként működik. A 14 szabályzó elem tengely irányban mozgatható a rajzon látható nyilak irányában. Ezzel lehet változtatni a 3. ábrán látható gyűrű alakú 17 rés keresztmetszetét, illetve szélességét.

Miután a bevezetett gáz tangenciálisan kerül a fúvókába, és a 15 magrész tereli a 13 kilépőnyílás felé, a kilépő gázsugár perdülettel hagyja el a 8 felső fúvókát.

A 4. ábrán látható egy másik fúvóka konstrukció kilépőnyílásának keresztmetszete. Itt a 20 rés célszerű szélessége 15 mm és általában 160 mm a megfelelő 21 laptávolság a szabályzó elemen. Ez a 21 laptávolság célszerűen legalább kétszerese, előnyösen ötszöröse a 20 rés szélességének.

Az 5. ábrán egy iker fúvóka kilépőnyílásainak keresztmetszete látható. Célszerűen a 22 és 23 résekben ellenkező irányú perdületet kapnak a gázsugarak, amint azt nyilakkal jelöltük is. Az ilyen fúvókából két üreges gázsugár lép ki, amelyek üregei megfelelnek a 24 és 25 magrészek méreteinek. Az ikersugár mérete tehát lényegesen nagyobb a 26 síkban, mint a 27 síkokban.

Az 1. ábrán bemutatott dob alakú reaktort kísérletképpen alkalmaztuk egy redukciós vasgyártás során. A mintegy 10 tonnányi 4 olvadékba az 5 fenékfúvókákon keresztül 30 kg/perc sebességgel szenet, 32 kg/perc sebességgel pedig ércet hívattunk be. A salakképzés elérésére 2 kg/perc sebességgel égetett meszet is bevezettünk az 5 fenékfúvókákon a 4 olvadékba. Az említett anyagokat körülbelül 10 Nm³/perc mennyiségű nitrogén hordozógáz segítségével fúvattuk be. Egyidejűleg körülbelül 2 Nm³/perc mennyiségű földgázt vezettünk az 5 fenékfúvókák 6 belső és 7 külső csövei közötti téren, az 5 fenékfúvókák oxidáció elleni védelmére. Fölülről 1200 °C-os levegőt hívattunk a 4 olvadék 3 felületére egy olyan felső hívókán át, amelynek keresztmetszete kör alakú, átmérője 200 mm volt. A befúvatás sebessége 135 Nm³/perc volt. A forró levegő vezetékben a nyomás 1,7 bar, a reakciótérben 1,25 bar volt.

A fenti esetben, ha perdület nélküli gázsugarat alkalmazunk, kedvező esetben 30%-os utánégetés érhető el. Ugyanakkor, ha perdülettel rendelkező gázsugarat vezetünk a reakciótérbe, az utánégetés mértéke jelentősen növelhető és megbízhatóan szabályozhatóvá válik a perdületszám által. Ha például, ebben az esetben 0,5 értékű perdületet alkalmazunk, az utánégetés mértéke 45%. Ez körülbelül 40 kg/perc növekedést tesz lehetővé az ércbevezetésben anélkül, hogy a fémolvadék hőmérséklete növekednék.

Ugyanezt a berendezést használva és gyakorlatilag azonos paraméterekkel, lehetővé vált az utánégetés mértékének jelentős növelése a 2. ábrán látható felső fúvóka alkalmazásával, ahol 300 mm átmérőjű kilépőnyílást és 35 mm szélességű gyűrű alakú rést alkalmaztunk. Ekkor 0,8 perdületszám mellett az utánégetés mértéke 65% volt és ilyen feltételek mellett a szénbevezetést 25 kg/perc, az ércbevezetést 53 kg/perc értékkel lehetett növelni.

A bemutatott kisméretű berendezésben tehát igen komoly mértékben sikerült növelni az utánégés mértékét és megbízhatóságát, illetve reprodukálhatóságát.

Természetes azonban, hogy a találmány szerinti megoldás nem csupán a bemutatott kiviteli példa, illetve példák szerint alkalmazható, hanem számtalan egyéb módon is a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön belül.

Claims (13)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás folyékony fémfürdőben keletkező reakciógázok utánégetésére és a fémfürdőbe történő visszavezetésére, amelynek során a reaktoredényben lévő fémfürdő fölötti térbe legalább egy oxidáló gázsugarat vezetünk be, azzal jellemezve, hogy az oxidáló gázsugarat, vagy gázsugarakat szabályozott perdülettel és/vagy üreges gázsugár formájában vezetjük a fémfürdő felületéhez és a gázsugár vagy gázsugarak perdületszámát 0,1-5 értéken tartjuk. (1988. 07. 29.)
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a perdületszámot 0,1-2 értéken tartjuk. (1988. 07. 29.)
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálógázokkal por alakú szilárd reagenseket vezetünk a fémolvadékba. (1988.07.29.)
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidáló gázsugarat vagy gázsugarakat a fémolvadék felületére a nyugalmi felszínhez vizonyítva 10-90° szögben vezetjük. (1988. 07. 29.)
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidáló gázsugarat oxigénből, levegőből vagy inért gázok, széndioxid, vízgőz és oxigén keverékéből állítjuk elő. (1988. 07. 29.)
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidáló gázsugarat vagy gázsugarakat a befuvatás előtt melegítjük. (1988.02.12.)
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxidáló gázsugárként 10001600 °C-ra előmelegített levegőt alkalmazunk. (1988. 07. 29.)
8. 8. Berendezés folyékony fémfürdőben keletkező reakciógázok utánégetésére és az így keletkezett energiának a fémfürdőbe történő visszavezetésére, amely acélköpennyel és hőálló béléssel ellátott reaktoredényt tartalmaz és a bélés alsó részén reagens befuvató fenékfúvókák, felső részén pedig oxidáló gáz befúvató felső fúvókák vannak átvezetve, ahol a felső fúvókák házzal, gázbevezetéssel, valamint kilépőnyílással vannak ellátva, azzal jellemezve, hogy állítható perdítő és/vagy üreges gázsugarat előállító egységekkel van ellátva. (1988. 02. 12.)
9. 9. A 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a perdítő és/vagy üreges gázsugarat előállító egységek a felső fúvóka vagy fúvókák (8) részeként vannak kialakítva. (1988. 07. 29.)
10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a perdítő egység a felső fúvókák (8) gázbevezetése (12) és kilépőnyílása (13) között van elrendezve. (1988.07. 29.)
11. 11. A 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a felső fúvókák (8) gyűrűs kialakításúak és külső vízhűtéses köpenyből (11), valamint magrészből (15, 24, 25) állnak, ahol a magrész (15, 24, 25) átmérője legalább kétszerese a vízhűtéses (11) és a magrész (15, 24, 25) közötti gyűrű alakú rés (17, 22, 23) vastagságának. (1988. 07. 29.)
12. 12. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az üreges gázsugarat előállító egység metszetben gyűrű alakú. (1988. 07. 29.)
13. 13. A 10-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fúvókák (8) a fémolvadék (4) nyugalmi felszínéhez képest 10-90°-os szögben vannak elhelyezve. (1988. 07. 29.)